Способ распределения тока между вентилями управляемого многофазного статического преобразователя

(51)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСА ИЕ БРЕ ическии институт,Ольман, А.Е.Рее выпрямителиупроводниковые78, с.70 - 104.образовательной1978, с.60-64. Изобретение относи ке и может быть использ вен но в управляем преобразователях алек допускающих кратковре регрузки по току, напри телях для электроприво мощных синхронных ма Наиболее близким к предлагаемому являегся способ распределения тока между,( вентилями управляемого многофазного ста- О тического преобразователя путем его не- )ф симметричного регулирования 2), 1 заключающийся в установлении заданной длительности проводящего состояния вентилей путем подачи к ним импульсов управления в заданные моменты времени. В результате обеспечивается различная длительность проводящего состояния вентилей различных фаз, что приводит к существенному улучшению энергетических показателей преобразователя.В то же время в силу существенной разницы в токовой загрузке вентилей эффек" .-"тйвноСть исйользования по току тся к электротехниовано преимущестых многофазных трической энергии, менные рабочие пемер, в преобразовада и возбуждения шин. Изве между в ных статчающие длительн тилей пут ления в моменты стны способы распределения тока нтилями управляемых многофазческих преобразователей, заклюя в установлении одинаковой ости проводящего состояния венем подачи к ним импульсов управ- равноотстоящие друг от друга времени,Щфа К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС 1(54) СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТО МЕЖДУ ВЕНТИЛЯМИ УПРАВЛЯЕМО МНОГОФАЗНОГО СТАТИЧЕСКОГС ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЯ(57) Сущность изобретения: в способе уменьшают ".емпературу полуп роводниковой структуры наиболее нагретого вентиля (В) в преобразователе (П) в режиме его рабочей перегрузки и необходимое число В в П, Контролируют выходной ток П; вводят в заданном числе фаз П заданное число резервных параллельных В при превь.шении выходным током П заданной величины, одновременно с этим уменьшают длительности проводящего состояния В в других фазах путем изменения моментов подачи импул сов управления к ним, 10 ил,значительной их части невелика. Эта эффективность еще ниже в преобразователях, допускающих кратковременные рабочие перегрузки по току, так как при их создании приходится завышать номинальные токи вентилей либо применять параллельное их включение, что приводит к существенной их недогрузке по току в течение длительного времени их работы.Целью изобретения является повышение эффективности йспольэования вентилей по току.Поставленная цель достигается тем, что путем подачи к вентилям импульсов управления в заданные моменты времени уста 5 10 навливают заданную длительность их проводящего состояния, контролируют выходной ток преобразователя, на время превышения которым его номинального значения к определенному количеству фаз подключаю заданное число резервных параллельных вентилей, одновременно с этим в других оставшихся фазах преобразователя уменьшают длительность проводящего состояния вентилей на величину, выбранную исходя из нижней границы, соответст 25 30 вующей предельной тепловой нагрузке этих вентилей и верхней, соответствующей одинаковой тепловой нагрузке вентилей всех фаз.На фиг,1 приведен вариант блок-схемы, реализующей предложенный способ распределения тока между вентилями трехфазного мостового статического преобразователя; на фиг.2 - пример реализации элемента задержки; на фиг.310 -временные диаграммы токов анодной группы вентилей преобразователя и средней температуры полупроводниковой структуры наиболее нагретого вентиля в нормальном режиме работы преобразователя(фиг.3), в режиме рабочей перегрузки преоб 40 разователя при реализации способа 13 (фиг,4), в режиме рабочей перегрузки преобразователя при введенных в каждой фазе резервных параллельных вентилях и реалиперегрузки преобразователя при введенных в фазе А резервных параллельных вентилях и реализации способа 1) (фиг,6), в режиме рабочей перегрузки преобразователя и реализации способа 23 (фиг,7), в режиме рабочей перегрузки преобразователя при введенных в каждой фазе резервных параллельных вентилях и реализации способа 2), в режиме рабочей перегрузки преобразователя и реализации предлагаемого способа (фиг.9, 10).Блок-схема содержит трехфазный мостовой полупроводниковый преобразова 50 55 зации способа Я (фиг.5), в режиме рабочей 45 тель 1 с включенными в катодные и анодные плечи фаз А,В,С моста соответственно тиристорами 2,3; 45 и 6,7 и тиристорами 8,9, подключенными параллельно соответственно тиристорам 2,3 фазы А. Выход преобразователя 1 через датчик 10 его выходного тока подключен к нагрузке 11. Устройство содержиттакже систему импульсно-фазового управления (СИФУ) 12 преобразователем, у которой первый выход непосредственно и через управляемый ключ 13 подключен к управляющим электродам соответственно тиристоров 2 и 8, второй выход непосредственно и через управляемый ключ 14 подключен к управляющим электродам соответственно тиристоров 3 и 9, выходы с третьего по шестой соответственно через элементы задержки 1518 подключены к управляющим электродам соответственно тиристоров 47. В блок-схему входит также компаратор 19, второй вход которого подключен к выходу источника 20 сигнала, пропорционального заданному выходному току преобразователя, а первый вход подключен к выходу датчика тока 10. Выход компаратора 19 подключен к управляющим входам ключей 13,14 и элементов задержки 1518,Каждый элемент задержки 1518(фиг.2) состоит из управляемого ключа 21, вход и выход которого является входом и выходом элемента задержки, компаратора 22, первый вход которого является управляющим входом элемента задержки, и генератора 23 линейно нарастающего напряжения, пусковой вход которого подключен к входу ключа 21, Выход генератора 23 подключен к второму входу компаратора 22, выход которого, в свою очередь, подключен к управляющему входу ключа 21.Блок-схема (фиг.1) работает следующим образом.В нормальном (без перегрузки) режимеработы преобразователя 1 сигнал, формируемый источником 20, превышает выходной сигнал датчика тока 10 и на выходе компаратора 19 сигнал не формируется. В результате ключи 13, 14 закрыты, то есть импульсы управления от СИФУ 12 к тиристорам 8,9 не поступают и они закрыты. Кроме того задержка импульсов управления элементами 1518 не осущес 1 вляется й они беспрепятственно поступают от СИФУ 12 к тиристорам 4,7. Таким образом преобразователь 1 работает как известный трехфазный мостовой преобразователь с симметричным управлением 1)В режиме рабочей перегрузки преобра. зователя при превышении выходным сигналом датчика тока 10 сигнала, формируемого5 1767664 6источником 20, на выходе компаратора 19 венства средней температуры полупроводформируется сигнал, который открывает никовой структуры наиболее нагретого из ключи 13, 14 и тем самым обеспечивается" " тиристоров 29 допустимой температуре беспрепятственное прохождение импуль=(принята равной 115 ОС), и составило 7840 А. сов управления от СИФУ 12 к тиристорам, 5 Верхняя и нижняя границы уменьшения 8,9. Зтот же сигнал, поступая в элементйДййтельности проводящегосостояйия тири- задержки 1518, приводит к осущестВЙ,-" стбйв Г приперегрузке определялись из нию фиксированных задержек в поступле-Ыьвйй соответственно равенства теплонии импульсов управления от СИФУ 12 к вых нагрузок всех тиристоров 29 и равентиристорам 47. При этом задержка по ствасредней, температуры ступления импульсов управления к тиристо-"" "йолупроводниковои структуры наиболее нарам 4,5 осуществляется в два раза болеегретогоиз тиристоров 29 допустимой ведлительная чем к тиристорам 6,7, что уСталйчйне (115 С) и составили соответственно навливает я заданием соответствуюЩИ 0,0012 с и 0,00063 с, В соответствии с ними скоростей нарастания линейноизменяюще моделировались граничные значения длигося напряжения, формируемого генерато-тельностей задержек импульсов управлерами 23, соответствующих элементо"вния тирист"орами",оСуще"ств"ляемых задержки 1518, В результате в плечах фа- элементами задержки 15,16, соответствензы А преобразователя 1 начинают парал-" но 0,0048 с й 0,00252 с и элементами задерлельно работать соответственно тиристоры 20 жки 17,18 соответственно 0,00024 и 0,00126 2,8 и 3,9, длительность проводяшего состо- с. Результаты анализа отражены на яния которых за период больше чем у тири- "фиг.310, где кривые 24,25.26 - импульсы сторов 47 фаз В и С на величину задержки тока соответственно тйристоров 3,5,7, крипоступления импульсов управления "бгвая 27 - средняя температура полупроводСИФУ 12 к тиристорам 4,5. Тем самым обес никовой структуры наиболее нагретого из т т т РщУОМФ" ВВЮЙЬЪЬ РАму току тиристоров 47 за счет Анализ кривых на фиг.310 позволяет дополнительной нагрузки плеч преобразо-. сделать следующие выводы.вателя 1 с тиристорами 2,8 и 3,9, а значит в Если применить известный способ Ц меньший нагрев полупроводниковой струк то в режиме рабочей перегрузки преобразотуры тиристоров преобразователя, чем в вателя температура структуры его тиристослучае распределения тока между ними по ров составит 133 С (фиг.4), что больше известным способам 1,2 Д. Поэтому йриме- допустимой (115 С). Введение резервных нение предлагаемого способа позволяет за- параллельных тиристоров 8,9 эффекта не гружать тиристары в нормальном режиме 35 даст, так как по прежнему структура тири- работы преобразователя большим по вели- сторов 47 будет реться до 133 С (фиг.6). чине током, то есть использовать их более Обеспечить работоспособность преобразоэффективно. чем и заключается преимуще- вателя при реализации способа 1 возможство предлагаемого способа перед извест " йо только путем введейия резервных ными. 40 параллельных тиристоров во все плечи преДля количественной оценки эффекта, образователя, что приведет к снижению получаемого в результате применейия "температурй до 72 С (фиг,5). Но при этом предлагаемого способа на математической существенно ухудшается технико-экономимодели проанализированы тепловые режи- " "чесКйе показатели преобразователя. Примы работы тиристоров 29 в преобразова менение способа (2) еще в большей степени теле 1, питающемся отсеги промышленной усугубляет ситуацию, так как из-за несимчастоты в нормальном режимеего работыиметричного управления тиристоры 2,3 дорежиме рабочей перегрузки при реализа- полнйтельнонагреваютсяитемператураих ции известных и предлагаемого способов.структуры должна - была бы подняться до Номинальный выпрямленный ток преобра": 50 171 ОС (фиг.7), Сделать ее ниже допустимой зователя принимался равным 4000 А, крат-. опять таки возможно только путем введения ность тока рабочей перегрузки - 2,25, еерезервных параллельных тиристоров во длительностьс. Анализ проводился я всех плечах преобразователя (фиг.8), Притиристоров 29 типа Т 173-2000 с двухсто=менеййе же предлагаемого способа позворонним водяным охлаждением (темпераТу= 55 ляет обеспецить температуру структуры рой охлаждающей воды принималась наиболее нагретого из тиристоров 2,9 в равной 35 С), Значение выходного тока пре=" -пределах о допустимой (115 С) (фиг.9 до образователя 1, при котором выходной сиг С (фиг,10), вводя параллельные резервнал датчика тока 10 равен сигналу от ные тиристоры только в одной фазе преобисточника 20, определялось из условия ра.- разователя, что говорит о более высокомкоэффициенте использования тиристоров по току, чем при реализации известных способов.Применение предлагаемого способа, в конечном счете, приведет к снижению необ-. ходимого числа вентилей в преобразователе либо к увеличению срока его службы, либо к установке в преобразователе менее дорогих вентилей на меньшие номинальные токи. Формула изобретения Способ распределения тока между вентилями управляемого многофазного статического преобразователя, заключающийся в том, что устанавливают заданную длительность проводящего состояния вентилей,л подают на них импульсы управления в заданные моменты времени и контролируют выходной ток преобразователя, с т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения 5 эффективности использования вентилей потоку, на время превышения выходного тока его номинального значения к определенному количеству фаз подключают заданное число резервных параллельных вентилей, 10 одновременно с этим в других оставшихсяфазах преобразователя уменьшают длительность проводящего состояния вентилей на величину, выбранную исходя из нижней границы соответствующей предельной теп ловой нагрузке этих вентилей и верхней,соответствующей одинаковой тепловой нагрузке вентилей всех фаз.176766427 Р ТйЯ 3 2 гб 6 сЯД ф /15 б (гфасО 1:7гр, 1 лСоставитель П.Сенигов еда ктор Техред М,Моргентал Корректор Т,Вашкович аказ 3557 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101